Pendahuluan Semua media transmisi mempunyai kapasitas cukup besar untuk membawa lebih dari sebuah channel suara. banwidthnya jauh lebih besar daripada

(1)

Multiplexing

(2)

Pendahuluan

Semua media transmisi mempunyai kapasitas cukup besar untuk membawa lebih dari sebuah channel suara.

banwidthnya jauh lebih besar daripada 3 kHz yang diperlukan untuk mentransmisikan suara manusia.

Pada puncak skala, gelombang mikro dan rangkaian serat optik membawa ribuan channel suara; di

bawahnya, setiap channel suara dapat dipecah menjadi 12 atau 24 channel telegrap

(3)

Pendahuluan

Bilamana suatu fasilitas ditata, misalnya mata rantai hubungan gelombang mikro yang berbandwidth luas, sangatlah perlu untuk memanfaatkan

bandwidth ini secara maksimal dengan cara

memuatkan sebanyak mungkin channel suara ke fasilitas itu.

Seringkali perlu kiranya untuk menyusun suatu saluran komunikasi dengan bandwidth yang selebar-

lebarnya dan kemudian membagi bandwidth itu ke sebanyak mungkin penggunanya.

Banyak sinyal terpisah dimultiplekskan bersama

sehingga sinyal tersebut dapat merambat sebagai sebuah sinyal melalui sebuah bandwidth tinggi.

(4)

Pada suatu sistem multipleks, dua atau lebih sinyal digabungkan sehingga dapat ditransmisikan

bersama melalui sebuah kabel fisik atau saluran radio.

Sinyal asli dapat berupa suara, video, data, atau tipe sinyal lainnya.

Sinyal gabungan yang terjadi ditransmisikan melalui suatu sistem yang tinggi bandwidthnya sesuai.

Bila sinyal itu diterima maka harus dipecah menjadi sinyal-sinyal terpisah sesuai dengan susunannya.

Pendahuluan

(5)

Kata pemultipleksan (multiplexing) juga digunakan pada hubungan lain pada pemrosesan data.

Sebagai contoh, channel pemultipleksan pada suatu komputer adalah channel yang padanya beberapa sarana dapat beroperasi pada saat bersamaan.

Beberapa printer, atau sarana input/output lain,

beroperasi secara serentak, dan bit yang dikirim ke atau diterima dari peralatan itu saling dicampurkan saat bit tersebut merambat di sepanjang channel tunggal.

Pendahuluan

(6)

Secara umum, kata pemultipleksan berarti

penggunaan sebuah fasilitas untuk menangani beberapa operasi terpisah tetapi serupa secara serentak.

Dalam bahasa telekomunikasi, ini berarti penggunaan sebuah saluran telekomunikasi untuk menangani beberapa channel suara atau data.

Multiplexing tidaklah mustahil karena operasi yang dimultiplekskan berlangsung pada kecepatan yang jauh lebih lambat daripada kecepatan

pengoperasian fasilitas tersebut.

Multiplexing adalah faktor kunci dalam pemanfaatan saluran telekomunikasi yang ada secara efektif.

Pendahuluan

(7)

Channel komunikasi umumnya dikelompokkan dalam

"paket" yang mengisi bandwidth yang tersedia dalam berbagai tipe perusahan.

Duabelas channel suara dapat dimultiplekskan

bersama-sama, misalnya, sehingga membentuk sebuah sinyal yang berbandwidth 48 kHz.

Sebagian besar perusahaan telekomunikasi dibangun untuk menangani bandwidth ini.

Media transmisi lain menangani bandwidth yang jauh lebih tinggi daripada ini; lima buah saluran 48 kHz dapat dimultiplekskan untuk mengisi fasilitas

bandwidth sebesar 240 kHz.

Dalam hal ini sinyal channel suara asli telah melewati dua proses pemultipleksan.

Pendahuluan

(8)

Sinyal tersebut rnungkin melewati lebih dari dua proses.

Sepuluh buah saluran 240 kHz mungkin akan bertemu pada suatu titik dimana sinyal-sinyal itu

dimultiplekskan bersama-sama untuk merambat pada fasilitas berbandwidth 2400 kHz (sebenarnya lebih tinggi karena pengemasannya tidak 100

proses efisien).

Namu demikian kembali tiga dari "paket" ini mungkin menempati sebuah bandwidth 8 MHz,

Pendahuluan

(9)

Dengan demikian saluran berkapasitas tinggi dapat dibuat dengan cara memultipleks sejumlah besar channel yang, oleh mereka sendiri, dikelompokkan bersama-sama tingkat demi tingkat.

Sinyal asli mungkin akan melewati banyak tingkat pemultipleksan dan demultiplexing yang setara.

Jadi ini dilakukan oleh sejenis proses konversi elektronik sebelum sinyal itu akhirnya tiba di

tujuannya, hanya sedikit kelemahan untuk banyak perubahan ini

Pendahuluan

(10)

TIGA BUAH METODE MULTIPLEXING

Ada tiga buah metode pentransmisian lebih dari sebuah sinyal melalui sejauh jalur lintasan: space- division multiplexing, frequency-division

multiplexing, dan time-division multiplexing.

Space-division multiplexing (pemultipleksan dengan cara membagi ruang) adalah penggabungan lebih dari sebuah jalur lintasan transmisi fisik.

Kabel wire-pair, sebagai contoh, tersusun atas beratur- ratus pasangan kawat.

Kabel koaksial berisi 20 tube atau lebih, yang memberikan bandwidth total tinggi.

(11)

Frequency-division multiplexing dan time-division

multiplexing adalah teknik alternatif untuk memecah suatujalur lintasan fisik tunggal.

Informasi yang harus ditransmisikan dapat dianggap

menempati sebuah rangkaian kesatuan berdimensi dua yaitu frekuensi dan waktu, seperti yang

diilustrasikanpada bagian kiri.

Kuantitas informasi yang dapat dibawa adalah sebanding denganperiode waktu yang digunakan dan dengan

wilayah frekuensi, yaitu bandwidth, yang digunakan.

Bila kuantitas informasi yang diperlukan dari sebuah channel adalah kurang dari yang dapat dibawa oleh

fasilitas itu, maka ruang yang tersedia dapat dibagi baik menurut "petak-petak" waktu atau frekuensi, seperti pada gambar tengah dan kanan.

(12)

(13)

Pada masing-masing kasus, keterbatasan rekayasa dari sarana yang digunakan membuat petak-petak itu

tidak dapat dikemas secara rapat.

Pada pembagian frekuensi (frequency division), suatu guard band (band penjaga) diperlukan diantara

frekuensi yang digunakan untuk memisahkan

channel, dan pada time division, suatu guard time (waktu penjaga) diperlukan untuk memisahkan

petak-petak waktu.

Tumpukan-tumpukan tidak dapat dipotong tanpa suatu serbuk gergaji.

Bila guard band atau guard time dibuat terlalu kecil, pengeluaran untuk peralatan akan meningkat tidak sebanding dengan keuntungan yang diperoleh

(14)

FREQUENCY-DIVISION MULTIPLEXING

Contoh yang tidak asing lagi pada multiplexing frekuensi adalah siaran radio.

Sinyal yang diterima oleh pesawat radio domestik

memuat berbagai program yang merambat bersama tetapi menempati frekuensi berbeda-beda pada

bandwidth radio.

Pembicaraan dan bunyi-bunyi dari setiap stasiun radio memodulasikan suatu pembawa frekuensi yang

dialokasikan untuk stasiun itu, yaitu modulasi amplitudo digunakan untuk pemancar AM dan modulasi frekuensi untuk pemancar FM.

Rangkaian "tuning" pada pesawat radio

memungkinkan sinyal semacam itu dipisahkan dari yang lainnya

(15)

Multiplexing perbagian frekuensi pada saluran telepon pada dasarnya adalah serupa.

Sinyal, misalnya suara manusia, digunakan untuk memodulasikan suatu pembawa yang mungkin mempunyai frekuensi yang jauh lebih tinggi.

Jadi sinyalnya menempati lebar gelombang yang relatif sempit, yang merupakan bagian dari

bandwidth yang jauh lebih lebar yang ditransmisikan.

Sinyal lain memodifikasi frekuensi pembawa yang

dispasikan satu sama lain dengan interval yang ada, misalnya 4 kHz.

Pembawa yang termodulasi ini semuanya dikuatkan dan ditransmisikan melalui channel itu.

(16)

Spasi antar frekuensi ini agak lebih besar daripada

bandwidth yang diperlukan untuk mentransmisikan sinyal tersebut.

Gambar berikut mengilustrasikan pokok-pokok

peralatan untuk multiplexing berdasarkan perbagian frekuensi.

Di sini, 12 sinyal, yang masing-masing membutuhkan bandwidth yang tidak lebih dari 4 kHz, digabungkan sehingga dapat dikirimkan bersama-sama melalui sebuah channel fisik

(17)

(18)

(19)

Pada ujung pengirim ada 12 buah modulator dan, pada ujung penerima ada 12 demodulator.

Sebenarnya modulator dan demodulator ini

digabungkan menjadi 12 buah unti tunggal agar transmisi dua arah dapat berlangsung.

Sinyal melewati 12 buah low-pass filter untuk

memindahkan setiap komponen berfrekuensi tinggi dan selanjutnya digunakan untuk memodulasikan 12 buah sinyal pembawa yang terpisah-pisah, yang masing-masing sebesar 4 kHz.

Frekuensi yang terjadi dari setiap proses modulasi harus dibatasi pada band milik si sinyal

(20)

Bila sinyal tersebut meluap ke band yang ditempati oleh sinyal lain, sinyal itu tidak akan dipisahkan dengan benar pada ujung penerima.

Proses modulasi - apakah itu modulasi amplitudo, frekuensi, atau pun modulasi fase - menghasilkan

komponen yang tersebar di suatu wilayah frekuensi yang lebih luas daripada frekuensi dari sinyal aslinya.

Modulasi frekuensi dan modulasi fase menyebarkan produknya pada spektrum yang luas.

Hasil keluaran (output) dari setiap modulator harus difilter lagi untuk mencegah penginterferensian antar mereka.

Bandpass filter digunakan untuk membatasi setiap sinyal pada band 4 kHz yang teralokasikan yang nampak

(21)

Bila sinyal diterima, maka berlangsunglah proses konversi.

Duabelas buah bandpass filter hanya membiarkan sebuah sinyal lewat, seperti yang terlihat.

Ini kemudian menuju ke 12 rangkaian pendemodulasian, dan sinyal aslinya dipulihkan.

Yang dikehendaki adalah agar 12 frekuensi pembawa yang digunakan untuk pemodulasian ini benar-benar

dipisahkan menjadi 4 kHz dan frekuensi yang digunakan untuk pendemodulasiannya adalah identik.

Karena kita mengemas sebanyak mungkin sinyal terpisah yang dapat dilaksanakan menjadi sebuah channel fisik, maka kemungkinan terjadinya kesalahan dalam frekuensi yang digunakan hanyalah kecil

(22)

Oleh sebab itu semua frekuensi pembawa dapat dihasilkan dari sumber yang sama.

Pada Gambar digunakan gelombang sinus untuk menghasilkan pembawa pada 60,64,68 kHz, dan sebagainya.

Frekuensi acuan adalah sumber pembawa yang dapat ditransmisikan di sepanjang 12 channel itu sehingga frekuensi ini dapat digunakan untuk mengontrol

frekuensi yang digunakan untuk pendemodulasian di ujung lainnya

(23)

Frekuensi referensi yang ditransmisikan disebut pilot.

Penyebaran pembawa yang diperlukan untuk memodulasi dan mendemodulasi adalah sederhana bila semua ini dihubungkan secara harmonis dengan pilotnya.

Bila pembawa yang digunakan untuk demodulasi agak berbeda frekuensinya dengan yang digunakan untuk modulasi, maka akan menimbulkan distorsi sinyal dan frequency offset (offset frekuensi).

Frequency offset adalah gangguan dalam pentransmisian musik.

Suatu nada dan harmoninya dioffset dengan jumlah yang sama sehingga harmoni tersebut tidak lagi merupakan perkalian dari frekuensi dasar.

Ini menimbulkan musik "enharmonis" ang di dalamnya distorsi secara khusus dapat dikenal.

(24)

Bila modulasi telah berlangsung sebagaimana yang disebutkan, band 12 sinyal yang terjadi masih tidak dapat sesuai untuk saluran transmisi tersebut.

Saluran itu dapat dirancang untuk membawa wilayah frekuensi yang berbeda-beda, yang dalam hal ini band bentukan terbaru dapat diubah sebagai suatu satuan untuk keperluan band frekuensi.

Dengan kata lain, ini harus mengalami proses modulasi lebih lanjut.

Demikian pula, ini dapat digabungkan dengan

kelompok sinyal lain yang serupa sehingga sejumlah kelompok menempati bandwidth yang masih lebih luas.

Kita mempunyai multiplexing pada multiplexing.

(25)

Agar penggunaan bandwidth menjadi efisien, satu set sideband yang timbul dari proses modulasi biasanya dipindahkan.

Inilah modulasi "sideband yang dipadatkan",

Sayangnya, filter yang dapat dikonstruksikan dengan biaya yang wajar tidak memiliki potongan yang

tajam di tepi band frekuensi yang mereka lewati.

Malahan, penurunan (attenuasi) nya berbeda

frekuensinya dengan suatu cara yang agak mirip dengan yang diilustrasikan pada gambar berikut.

Kurva ini akan berhubungan dengan pemfilteran band 4 kHz setelah pemodulasian pembawa pada 64 kHz,

atau kurang sedikit dari itu.

(26)

(27)

Bilamana beberapa proses pemfilteran semacam ini dikemas bersama-sama, hasilnya akan seperti yang terlihat pada Gambar berikut.

Akan terlihat bahwa band yang filter lewati

beroverlapping dalam wilayah attenuasi tinggi.

Untuk menguranginya, skema multiplexing

menetapkan suatu "guard band" sebagaimana

terlukis, dan sistemnya dirancang sedemikian rupa sehingga sejauh mungkin data yang diperlukan itu hanya menempati frekuensi yang nampak di antara garis putus-putus.

Bandwidth yang berguna untuk setiap channel dalam ilustrasi ini agak kurang dari 4 kHz

(28)

(29)

Bahkan pada suatu guard band masih tetap ada suatu interferensi beramplitudo rendah, yang diilustrasikan sebagai bagian gelap.

Sistemnya harus dirancang sedemikianrupa sehingga silang cakap (crosstalk)ini cukup rendah sehingga tidak

menyebabkan gangguan atau, bila mungkin, tidak akan terlihat.

Guard band atau penumpukan (overlapping) kurva

penurunan filter menyebabkan total bandwidth yang berguna akan kurang dari total bandwidth medium transmisi.

Perbandingannya adalah: Perbandingan tersebut di atas kadangkala disebut ejisiensi frekuensi sistem.

(30)

Kita dapat menemukan bahwa pada sebuah bandwidth sebesar 48 kHz kita mengemas 12 channel, tetapi

bandwidth yang dapat digunakan masing-masing hanya sekitar 3400 Hz.

Maka efisiensi frekuensinya adalah (12 x 3400)/48.000 = 0,85.

Akan terlihat bahwa efisiensi frekuensi pertama-tama

tergantung pada lebar guard band dan, dengan demikian, pada karakteristik filter dan, kedua, pada tingkat penebaran produk modulasi di frekuensi.

Sebagai contoh, bila kita mentransmisikan baik set-set sideband maupun modulasi frekuensi yang digunakan dengan sebuah indeks modulasi yang menebarkan

produknya pada suatu wilayah frekuensi luas, kita akan meningkatkan bandwidth yang diperlukan untuk masing- masing channel, sehingga menurunkan efisiensi frekuensi proses multiplexing

(31)

Untuk memultipleks, maka medium transmisi yang digunakan harus linier.

Distorsi frekuensi amplitudo atau penundaan fase pada

medium secara keseluruhan akan memiliki dampak serius pada channel individual yang ditransmisikan.

Equalizer (perata) diaplikasikan lebih pada keseluruhan transmisi daripada channel individual.

Penguat (amplifier) dan, bila memultipleks tingkat lebih tinggi modulator yang beroperasi pada kelompok channel harus dibuat dengan linearitas yang baik.

Meskipun transmisi kelompok ini diratakan dengan

seksama, dampak filter pada channel individual adalah memproduksi distorsi frekuensi amplitudo melalui band channel.

(32)

Nilai ekonomis multiplexing sebagian terjadi dari fakta bahwa sebuah repeater menguatkan banyak channel.

Semua frekuensi dari 60 sampai dengan 108 kHz bersama- sama dikuatkan.

Bila tidak menggunakan multiplexing, maka akan

diperlukan repeater tersendiri untuk setiap channel.

Ini menghemat pengeluaran, terutama pada transmisi jarak jauh yang memerlukan banyak repeater.

Secara skematis Gambar 14.3 menunjukkan transmisi yang hanya satu arah.

Pada sistem sesungguhnya, transmisi-dua-arahlah yang perlu.

Pada setiap ujung saluran diperlukan modulator dan demodulator, dan ini bisa jadi memiliki beberapa rangkaian biasa, khususnya oscilator.

(33)

Trunk yang membawa banyak sinyal dengan cara ini biasanya berupa jalur empat kawat.

Ini mungkin berupa empat kawat ekuivalen yang sebenarnya menggunakan dua kawat.

Frekuensi di bawah 60 kHz pada Gambar 14.3 dapat digunakan pentransmisian dalam arah sebaliknya.

Dua arah transmisi ini dengan demikian bersama-sama dimultiplekskan sehingga merambat pada dua kawat yang sarna namundalam frekuensi yang berbeda.

Frequency-division multiplexing juga digunakan pada broadband jaringan wilayah lokal (local area network).

Dalam hal ini berbagai sinyal termultipleks dapat berupa berbagai tipe traffic, suara, data berkecepatan tinggi, atau video, semuanya dibawa pada kabel koaksial yang sama

(34)

TIME-DIVISION MULTIPLEXING

Altematif utama untuk frequency-division

multiplexing adalah time-division multiplexing.

Di sini waktu yang tersedia dibagi menjadi slot kecil, dan tiap slot ini ditempati oleh salah satu sinyal yang harus dikirim.

Perangkat multiplexing menscan sinyal input dengan cara perputaran.

Hanya sebuah sinyal menempati channel pada satu ketika.

Dengan demikian ini sangat berbeda dengan multiplexing frekuensi yang sinyal-sinyalnya dikirimkan pada saat bersamaan tetapi band frekuensinya berbeda-beda

(35)

Multiplexing berdasarkan pembagian waktu ini dapat dianggap seperti gerakan sebuah komutator

(36)

Secara mekanis lengan kemudi sarana ini dapat digunakan untuk menyampel hasil dari delapan instrumen.

Seandainya harga voltase dari instrumen itu tidak

bervariasi terlalu cepat dibandingkan dengan waktu rotasi lengan tersebut, input individu dapat

direkonstruksi dari campuran sinyal itu.

Sarana semacam ini digunakan dalam pengukuran jarak jauh (telemetering).

Untuk memisahkan sinyal saat sinyal itu diterima,

komutator yang sernpa dengan yang digambarkan tersebut dapat digunakan tetapi input dan

outputnya terbalik.

(37)

Komutator penerima harus disinkronkan secara tepat dengan komutator pentransmisi.

Sarana multiplexing waktu yang kita jumpai pada

telekomunikasi saat ini adalah sarana elektronik dan kecepatannya jauh lebih tinggi tetapi pada

prinsipnya serupa dengan komutator.

Oleh karena frequency-division multiplexing secara

alami terpasang di dunia sinyal analog, time-division multiplexing telah lama menggunakan sinyal digital.

Di berbagai jenis peralatan bit-bit dari berbagai arus bit diberi sela sehingga sinyal bersama-sama

merambat melalui jalur fisik tunggal.

Channel multipleksor komputer, misalnya, menyelakan aliran bit dari sarana yang melekat padanya.

(38)

Bila sinyal-sinyal analog harus dimultiplekskan

berdasarkan pembagian waktu, sinyal tersebut harus disampel.

Pensampelan dapat dilakukan dengan menggunakan serangkaian tombol yang diatur waktunya dengan tepat atau gerbang sampling (sampling gate),

ditunjukkan secara skematis pada Gambar berikut.

Di sini sinyal pertama-tama diletakkan melalui low- pass filter yang membatasinya pada 4 kHz atau sedikit di bawahnya.

Selanjutnya sinyal tersebut disampel dengan cara

melewatkannya melalui serangkaian gerbang yang terbuka selama kurun waktu singkat.

(39)

(40)

Pada terminal penerima proses pembalikan berlangsung.

Sinyal itu dikuatkan oleh penguat daya wideband, yang meningkatkannya ke tingkat sinyal aslinya.

Selanjutnya sinyal itu kembali melewati serangkaian gerbang sampling yang diatur waktunya dengan akurat.

Gerbang ini memisahkan sinyal.

Low-pass filter pada setiap channel kemudian

memadukan sampel itu, dan sinyal asli, atau paling tidak sebagian diantaranya di bawah 4 kHz,

dipulihkan

(41)

Sampling gate harus membuka dan menutup dengan pasti pada waktunya seketika itu juga.

Gerbang di ujung penerima harus secara pasti

berhubungan gerbang di ujung pengirim dan harus memikirkan setiap penundaan transmisi.

Selain itu, karena pulsa cenderung agak tersebar

sewaktu merambati jalur, sampel tidak dapat dipakai erat-erat bersama-sama.

Guard time diperlukan di antara mereka.

Selain daripada itu, menetapkan suatu sinkronisasi adalah periu, agar terminal penerima dapat

mengidentifikasi pulsa mana yang benar-benar pulsa.

(42)

time assignment speech interpolation (TASI)

TASI adalah teknik yang digunakan pada jalur

transatlantik dan jalur lain yang sangat jauh, yakni saluran multipleks berdasarkan pembagian frekuensi Pada suatu saluran yang membawa suatu percakapan,

kedua belah bagian umumnya tidak berbicara secara bersamaan dan selama beberapa saat diantara total waktu penyambungan tidak ada seorang pun berbicara.

Saluran jarak jauh biasanya berupa jalur empat kawat;

maka setiap jalur satu arah hanya digunakan sekitar 45 prosen dari keseluruhan waktu.

(43)

Dengan kata lain, dari 100 pembicara, hanya kira-kira 45 orang diantaranya yang berbicara secara

simultan.

TASI bertujuan untuk menggunakan kurang dari 100 channel untuk membawa 45 suara ini.

Ada suatu penyebaran mengenai rata-rata ini;

sehingga tidak dapat dicukupi hanya dengan 45 buah channel.

Ada kemungkinan bahwa hampir semua pembicara pada satu ketika berbicara di arah yang sarna.

Namun karena jumlah pembicara semakin besar, rasio pembicara dengan channel yang diperlukan akan mendekati 110,45.

(44)

Perangkat TASI dirancang untuk mendeteksi pembicaraan pengguna dan menetapkan channelnya sekian mili detik setelah dia mulai berbicara.

Sejumlah kata pertama yang hampir tidak terdeteksi pun hilang.

Dia tetap memakai channel itu sampai dia berhenti

berbicara; beberapa saat kemudian, bila channelnya diperlukan untuk pembicara lain, ini akan disingkirkan.

Bila voluma trafficnya tinggi, jalur si pembicara akan

disingkirkan saat ia berhenti sejenak di tengah kalimat dan, saat ia mengucapkan kata-kata berikutnya,

diberikan jalur lain.

Sebaliknya, bila hanya ada sedikit pengguna, dia akan tetap berada di lintasannya.

(45)

TASI kadangkala dapat didengar sedang beroperasi oleh seorang pengguna bila dia mengetahui apa yang didengamya.

Pada kabel transatlantik, jalurnya relatif sedikit, dan seorang pemanggil pada waktu puncak dapat

mendeteksi sedikit perubahan pada penguatan noise, yang menunjukkan bahwa sebuah channel

telah diberikan kebagian yang dipanggil pada jeda waktu untuk menangkap kata berikutnya.

Meskipun sedikit namun jelas ada kesempatan bahwa rangkaian TASI akan tidak mampu menemukan

lintasan yang cukup bebas dan untuk beberapa saat, ada kata-kata yang hilang.